搭建主从架构

单节点Redis的并发能力是有上限的,要进一步提高Redis的并发能力,就需要搭建主从集群,实现读写分离。

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完整流程描述:

  1. 准备多个Redis节点(1主多从),确保版本一致
  2. 配置并启动主节点
  3. 配置从节点指向主节点,启动从节点
  4. 验证主从关系是否建立成功
  5. 测试数据同步功能
  6. 配置故障转移机制(手动或哨兵自动)

主从数据同步原理

全量同步

主从第一次建立连接时,会执行全量同步,将master节点的所有数据都拷贝给slave节点,流程:

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这里有一个问题,master如何得知salve是第一次来连接呢??

有几个概念,可以作为判断依据:

  • Replication Id:简称replid,是数据集的标记,id一致则说明是同一数据集。每一个master都有唯一的replid,slave则会继承master节点的replid
  • offset:偏移量,随着记录在repl_baklog中的数据增多而逐渐增大。slave完成同步时也会记录当前同步的offset。如果slave的offset小于master的offset,说明slave数据落后于master,需要更新。

因此slave做数据同步,必须向master声明自己的replication id 和offset,master才可以判断到底需要同步哪些数据。

因为slave原本也是一个master,有自己的replid和offset,当第一次变成slave,与master建立连接时,发送的replid和offset是自己的replid和offset。

master判断发现slave发送来的replid与自己的不一致,说明这是一个全新的slave,就知道要做全量同步了。

master会将自己的replid和offset都发送给这个slave,slave保存这些信息。以后slave的replid就与master一致了。

因此,master判断一个节点是否是第一次同步的依据,就是看replid是否一致

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完整流程描述:

  • slave节点请求增量同步
  • master节点判断replid,发现不一致,拒绝增量同步
  • master将完整内存数据生成RDB,发送RDB到slave
  • slave清空本地数据,加载master的RDB
  • master将RDB期间的命令记录在repl_baklog,并持续将log中的命令发送给slave
  • slave执行接收到的命令,保持与master之间的同步

增量同步

定义

  • 触发条件:当slave重启后(无论故障重启或主动重启),由于master持续接收新数据导致slave数据落后时执行
  • 执行流程:
    • 步骤1:slave发送psync命令,携带自己的replid和offset
    • 步骤2:master验证replid一致后,返回continue响应
    • 步骤3:master从repl_baklog中读取slave的offset之后的所有命令发送给slave
  • 核心机制:
    • 环形缓冲区:repl_baklog本质是固定大小的环形数组,写满后会覆盖最早的数据
    • offset定位:master记录最新写入位置(master_offset),slave记录已同步位置(slave_offset)
    • 差异数据:需要同步的数据为slave_offset到master_offset之间的命令(红色部分)

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失败定义

  • 失败条件:当slave断开时间过长,导致未同步数据量超过repl_baklog容量
  • 具体表现:
    • master持续写入新命令,环形缓冲区发生”数据覆盖”
    • slave的offset位置被新数据覆盖(红色部分消失)
  • 结果处理:无法从repl_baklog获取完整差异数据,必须转为全量同步
  • 关键阈值:slave与master的数据差异量超过环形缓冲区大小(即”欠债超一圈”)

主从同步优化

主从同步可以保证主从数据的一致性,非常重要。

可以从以下几个方面来优化Redis主从就集群:

  • 在master中配置repl-diskless-sync yes启用无磁盘复制,避免全量同步时的磁盘IO。
    • 原理:将RDB文件直接写入网络流发送给slave,跳过磁盘IO
    • 配置项:repl-diskless-sync yes
    • 适用场景:
      • 磁盘IO性能较差(如机械硬盘)
      • 网络带宽充足(建议千兆以上)
      • 效果:减少全量同步时的磁盘读写时间,提升同步速度
  • Redis单节点上的内存占用不要太大,减少RDB导致的过多磁盘IO
    • 优化原理:限制RDB文件大小(建议10-20GB)
    • 实现方式:
      • 通过maxmemory配置项限制实例内存
      • 合理设计数据分片策略
    • 双重收益:
      • 减少RDB生成和传输时间
      • 降低主节点故障影响范围
  • 适当提高repl_baklog的大小,发现slave宕机时尽快实现故障恢复,尽可能避免全量同步
  • 限制一个master上的slave节点数量,如果实在是太多slave,则可以采用主-从-从链式结构,减少master压力

主从从架构图:

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小结

简述全量同步和增量同步区别?

  • 全量同步:master将完整内存数据生成RDB,发送RDB到slave。后续命令则记录在repl_baklog,逐个发送给slave。
  • 增量同步:slave提交自己的offset到master,master获取repl_baklog中从offset之后的命令给slave

什么时候执行全量同步?

  • slave节点第一次连接master节点时
  • slave节点断开时间太久,repl_baklog中的offset已经被覆盖时

什么时候执行增量同步?

  • slave节点断开又恢复,并且在repl_baklog中能找到offset时